O sistema de 1500V pode reduzir efetivamente o custo por quilowatt-hora do sistema fotovoltaico?

Independentemente de ser estrangeiro ou nacional, a proporção de aplicação do sistema 1500V está aumentando.De acordo com as estatísticas da IHS, em 2018, a aplicação de 1500V em grandes centrais eléctricas terrestres estrangeiras ultrapassou 50%;de acordo com estatísticas preliminares, entre o terceiro lote de líderes em 2018, a proporção de aplicação de 1500V ficou entre 15% e 20%.O sistema de 1500V pode reduzir efetivamente o custo por quilowatt-hora do projeto?Este artigo faz uma análise comparativa da economia dos dois níveis de tensão através de cálculos teóricos e dados de casos reais.

1. Plano de projeto básico

Para analisar o nível de custo do sistema 1500V, é adotado um esquema de projeto convencional, e o custo do sistema tradicional de 1000V é comparado de acordo com a quantidade de engenharia.

Premissa de cálculo

(1) Central eléctrica terrestre, terreno plano, capacidade instalada não limitada pela área terrestre;

(2) As temperaturas extremamente altas e extremamente baixas do local do projeto devem ser consideradas de acordo com 40°C e -20°C.

(3) Oparâmetros principais de componentes e inversores selecionadossão como segue.

Estrutura de investimento do sistema 1500V

Através de análise comparativa, verifica-se que, em comparação com o sistema tradicional de 1000V, o sistema de 1500V economiza cerca de 0,1 yuan/W de custo do sistema.

3. O impacto de 1500 V na geração de energia

Premissa de cálculo:

Utilizando o mesmo módulo, não haverá diferença na geração de energia devido às diferenças dos módulos;assumindo um terreno plano, não haverá oclusão de sombra devido a mudanças topográficas.
A diferença na geração de energia se baseia principalmente em dois fatores:a perda de incompatibilidade entre o módulo e a string, a perda de linha DC e a perda de linha AC.

1. Perda de incompatibilidade entre componentes e strings O número de componentes em série em uma única ramificação foi aumentado de 22 para 34. Devido ao desvio de potência de ± 3 W entre os diferentes componentes, a perda de potência entre os componentes do sistema de 1500 V aumentará, mas Sem cálculos quantitativos pode ser feito.O número de canais de acesso de um único inversor foi aumentado de 12 para 18, mas o número de canais de rastreamento MPPT do inversor foi aumentado de 6 para 9 para garantir que 2 ramificações correspondam a 1 MPPT.Portanto, entre strings a perda de MPPT não aumentará.

2. Fórmula de cálculo para perda de linha CC e CA: Perda Q=I2R=(P/U)2R= ρ(P/U)2(L/S)1)

Tabela de cálculo de perda de linha DC: taxa de perda de linha DC de um único ramal

Através dos cálculos teóricos acima, verifica-se que a perda na linha CC do sistema 1500V é 0,765 vezes maior que a do sistema 1000V, o que equivale a uma redução de 23,5% na perda da linha CC.

Tabela de cálculo de perda de linha CA: Taxa de perda de linha CA de um único inversor

Através dos cálculos teóricos acima, verifica-se que a perda na linha CC do sistema 1500V é 0,263 vezes maior que a do sistema 1000V, o que equivale a uma redução de 73,7% da perda na linha CA.

3. Dados do caso real Como a perda de incompatibilidade entre os componentes não pode ser calculada quantitativamente e o ambiente real é mais responsável, o caso real é usado para explicações adicionais.Este artigo usa os dados reais de geração de energia do terceiro lote de um projeto pioneiro, e o período de coleta de dados é de maio a junho de 2019, um total de 2 meses de dados.

Comparação da geração de energia entre sistemas 1000V e 1500V

Na tabela acima, verifica-se que no mesmo local do projeto, utilizando os mesmos componentes, produtos dos fabricantes de inversores e o mesmo método de instalação do suporte, durante o período de maio a junho de 2019, as horas de geração de energia do sistema 1500V são 1,55% superiores aos do sistema 1000V.Pode-se observar que, embora o aumento no número de componentes de cadeia única aumente a perda de incompatibilidade entre os componentes, ele pode reduzir a perda da linha CC em cerca de 23,5% e a perda da linha CA em cerca de 73,7%.O sistema 1500V pode aumentar a geração de energia do projeto.

4. Análise abrangente

Através da análise anterior, verifica-se que o sistema 1500V é comparado com o sistema 1000V tradicional:

1) Podeeconomize cerca de 0,1 yuan/W de custo do sistema;

2) Embora o aumento no número de componentes de cadeia única aumente a perda de incompatibilidade entre os componentes, ele pode reduzir cerca de 23,5% da perda da linha DC e cerca de 73,7% da perda da linha AC, eo sistema 1500V aumentará a geração de energia do projeto.Portanto, o custo da eletricidade pode ser reduzido até certo ponto.De acordo com Dong Xiaoqing, Reitor do Instituto de Engenharia de Energia de Hebei, mais de 50% dos planos de design de projetos fotovoltaicos terrestres concluídos pelo instituto este ano selecionaram 1500V;espera-se que a participação de 1500V nas centrais terrestres em todo o país em 2019 atinja cerca de 35%;aumentará ainda mais em 2020. A organização de consultoria de renome internacional IHS Markit apresentou uma previsão mais optimista.Em seu relatório de análise do mercado fotovoltaico global de 1.500 V, eles apontaram que a escala global da usina fotovoltaica de 1.500 V excederá 100 GW nos próximos dois anos.

Previsão da proporção de 1500V em usinas terrestres globais

Sem dúvida, à medida que a indústria fotovoltaica global acelera o processo de subsídios e a busca extrema pelo custo da eletricidade, o 1500V como solução técnica que pode reduzir o custo da eletricidade será cada vez mais aplicado.

O armazenamento de energia de 1500 V se tornará popular no futuro

Em julho de 2014, o inversor do sistema SMA 1500V foi aplicado no projeto fotovoltaico de 3,2MW no Parque Industrial de Kassel, na Alemanha.

Em setembro de 2014, os módulos fotovoltaicos de vidro duplo da Trina Solar receberam o primeiro certificado PID de 1.500 V emitido pela TUV Rheinland na China.

Em novembro de 2014, a Longma Technology concluiu o desenvolvimento do sistema DC1500V.

Em abril de 2015, o Grupo TUV Rheinland realizou o seminário 2015 “Certificação de Módulos Fotovoltaicos/Partes 1500V”.

Em junho de 2015, a Projoy lançou a série PEDS de interruptores fotovoltaicos DC para sistemas fotovoltaicos de 1500V.

Em julho de 2015, a Yingli Company anunciou o desenvolvimento de uma estrutura de alumínio com tensão máxima de sistema de 1.500 volts, especificamente para usinas terrestres.

……

Fabricantes de todos os setores da indústria fotovoltaica estão lançando ativamente produtos de sistemas de 1500V.Por que “1500V” é mencionado cada vez com mais frequência?A era dos sistemas fotovoltaicos de 1500V está realmente chegando?

Durante muito tempo, os elevados custos de geração de energia foram um dos principais motivos que restringiram o desenvolvimento da indústria fotovoltaica.Como reduzir o custo por quilowatt-hora dos sistemas fotovoltaicos e melhorar a eficiência da geração de energiatornou-se a questão central da indústria fotovoltaica.Sistemas de 1500 V e ainda mais altos significam custos de sistema mais baixos.Componentes como módulos fotovoltaicos e interruptores CC, especialmente inversores, desempenham um papel vital.

Vantagens do inversor fotovoltaico 1500V

Ao aumentar a tensão de entrada, o comprimento de cada string pode ser aumentado em 50%, o que pode reduzir o número de cabos CC conectados ao inversor e o número de inversores de caixa combinadora.Ao mesmo tempo, caixas combinadoras, inversores, transformadores, etc. A densidade de potência dos equipamentos elétricos é aumentada, o volume é reduzido e a carga de trabalho de transporte e manutenção também é reduzida, o que contribui para a redução do custo da energia fotovoltaica sistemas.

Ao aumentar a tensão do lado de saída, a densidade de potência do inversor pode ser aumentada.Sob o mesmo nível atual, a potência pode ser quase duplicada.Um nível mais alto de tensão de entrada e saída pode reduzir a perda do cabo CC do sistema e a perda do transformador, aumentando assim a eficiência da geração de energia.

Seleção de inversor fotovoltaico 1500V

Do ponto de vista elétrico, atingir 1.500 V é relativamente mais simples do que romper a tecnologia de 1.500 V para produtos modulares.Afinal, todos os produtos acima mencionados são desenvolvidos a partir de uma indústria madura para apoiar a energia fotovoltaica.Tendo em vista o metrô 1500VDC, inversores de veículos de tração, dispositivos de potência não se tornarão um problema de seleção, incluindo Mitsubishi, Infineon, etc. possuem dispositivos de potência acima de 2.000V, capacitores podem ser conectados em série para aumentar o nível de tensão, e agora por Projoy etc. Com o lançamento do switch de 1500 V, vários fabricantes de componentes, JA Solar, Canadian Solar e Trina, lançaram componentes de 1500 V.A seleção de todo o sistema inversor não será um problema.

Do ponto de vista do painel da bateria, uma sequência de 22 painéis é comumente usada para 1000 V, e uma sequência de painéis para sistema de 1500 V deve ser de cerca de 33. De acordo com as características de temperatura dos componentes, a tensão máxima do ponto de alimentação será em torno de 26. -37V.A faixa de tensão MPP dos componentes da string será em torno de 850-1220V, e a tensão mais baixa convertida no lado CA é 810/1.414=601V.Tendo em conta a flutuação de 10% e o início da manhã e da noite, o abrigo e outros factores, será geralmente definido em cerca de 450-550.Se a corrente for muito baixa, a corrente será muito grande e o calor será muito grande.No caso de um inversor centralizado, a tensão de saída é de cerca de 300V e a corrente é de cerca de 1000A a 1000VDC, e a tensão de saída é de 540V a 1500VDC, e a corrente de saída é de cerca de 1100A.A diferença não é grande, então o nível de corrente da seleção do dispositivo não será muito diferente, mas o nível de tensão será aumentado.A seguir discutiremos a tensão do lado de saída como 540V.

Aplicação de inversor solar 1500V em usina fotovoltaica

Para usinas terrestres de grande escala, as usinas terrestres são inversores puramente conectados à rede, e os principais inversores usados ​​são inversores centralizados, distribuídos e de alta potência.Quando um sistema de 1500V é usado, a perda da linha CC diminuirá e a eficiência do inversor também aumentará.Espera-se que a eficiência de todo o sistema aumente em 1,5% -2%, porque haverá um transformador elevador no lado de saída do inversor para aumentar centralmente a tensão para transmitir a energia à rede sem a necessidade de Major alterações no plano do sistema.

Pegue um projeto de 1 MW como exemplo (cada string tem módulos de 250 W)